Номер 3, страница 148 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 4. Закономерности протекания химических реакций и физико-химических процессов. Параграф 21. Факторы, влияющие на скорость гомогенных и гетерогенных реакций - номер 3, страница 148.

Условие.

3. Каким образом изменение температуры влияет на скорость химических реакций? Сформулируйте правило Вант-Гоффа и приведите его математическое выражение.

Решение.

Решение 2.

Изменение температуры оказывает существенное влияние на скорость химических реакций. Как правило, повышение температуры приводит к увеличению скорости реакции, а понижение — к ее уменьшению. Это объясняется тем, что с ростом температуры увеличивается средняя кинетическая энергия молекул реагирующих веществ. Вследствие этого возрастает не только общая частота столкновений между частицами, но и, что более важно, резко увеличивается доля так называемых активных столкновений — тех, в которых сталкивающиеся частицы обладают достаточной энергией (равной или большей энергии активации), чтобы химическое взаимодействие произошло.

Эмпирическая зависимость скорости реакции от температуры для многих реакций описывается правилом Вант-Гоффа. Его формулировка: при повышении температуры на каждые 10 градусов Цельсия (или 10 Кельвинов) скорость гомогенной элементарной реакции увеличивается в 2–4 раза. Величина, показывающая, во сколько раз увеличивается скорость реакции (или ее константа скорости) при повышении температуры на 10 K, называется температурным коэффициентом скорости реакции и обозначается греческой буквой гамма ($\gamma$).

Математическое выражение правила Вант-Гоффа имеет следующий вид:

$v_{2} = v_{1} \cdot \gamma^{\frac{T_2 - T_1}{10}}$

где:

$v_{1}$ и $v_{2}$ — скорости реакции при начальной температуре $T_1$ и конечной температуре $T_2$ соответственно;

$\gamma$ — температурный коэффициент скорости реакции (обычно $2 \le \gamma \le 4$);

$T_1$ и $T_2$ — начальная и конечная температуры (в °C или K, так как в формуле используется разность температур).

Так как скорость реакции прямо пропорциональна константе скорости, это уравнение также справедливо и для констант скоростей:

$k_{2} = k_{1} \cdot \gamma^{\frac{T_2 - T_1}{10}}$

Ответ: Повышение температуры увеличивает скорость химической реакции, так как возрастает кинетическая энергия молекул, что приводит к увеличению числа эффективных столкновений. Правило Вант-Гоффа гласит, что при повышении температуры на каждые 10°C скорость большинства реакций увеличивается в 2–4 раза. Математически это правило выражается формулой $v_{2} = v_{1} \cdot \gamma^{\frac{T_2 - T_1}{10}}$, где $\gamma$ — температурный коэффициент реакции.